1引水樞紐各主要建筑物設(shè)計原理
引水樞紐工程主要建筑物包括：上游導(dǎo)流堤、泄洪閘、人工彎道、進(jìn)水閘、沖沙閘、曲線形懸臂式擋沙坎、消力池、引水渠道。在人工彎道進(jìn)口處，修建導(dǎo)流堤，并向上延伸與河道兩岸平緩的連接，以便束水導(dǎo)流，使水流平順的進(jìn)入引水彎道。設(shè)置泄洪閘用以泄洪排沙，減少泥沙進(jìn)入人工彎道，保證引水彎道有良好的進(jìn)水條件；在洪水季節(jié)，泄水排沙，平時可關(guān)閉壅水，保證下游工農(nóng)業(yè)用水，在寒冷季節(jié)還可將冰凌、漂浮物排向下游。在人工彎道設(shè)計時，要充分利用天然穩(wěn)定的河灣，加以整治，即可作為引水彎道；彎道設(shè)計流量要綜合考慮進(jìn)水閘的流量和含沙量較大季節(jié)河灣流量，使彎道內(nèi)產(chǎn)生較強的橫向環(huán)流作用，有利于排沙。進(jìn)水閘與沖沙閘設(shè)置在引水彎道末端，按正面引水側(cè)面排沙的原則布置，進(jìn)水閘與沖沙閘兩軸線的夾角以33度為宜，使沖沙閘各閘孔均勻排沙。進(jìn)水閘底板高程要高出原河床，這樣可以減少泥沙入渠，并可增大閘前泥沙淤積庫容，有利于定期沖沙。進(jìn)水閘前設(shè)置曲線形懸臂式擋沙坎，可增強橫向環(huán)流的.作用，還可將泥沙導(dǎo)向沖沙閘，擋沙坎懸臂板末端加寬并延伸到?jīng)_沙閘邊孔，有利于引水防沙，引水面做成流線型，以免擾動水流。沖沙閘底板高程也要高于原河床，可增大閘下沖沙水頭，有利于排沙。進(jìn)水閘下游消能建筑物，多采用底流型降低護(hù)坦式的消能方式，消力池緊接閘室布置，在池中利用水躍進(jìn)行消能，使水流在消力池中發(fā)生淹沒水躍，池中布置排水孔，下設(shè)砂石反濾層，保證下游引水渠道的安全運行。下游引水渠道根據(jù)水力最佳斷面及經(jīng)濟實用斷面綜合確定，常采用梯形斷面渠道、混凝土板襯砌。
2引水樞紐主要設(shè)計內(nèi)容
樞紐工程總體布置：根據(jù)基本資料確定工程的等級、級別、洪水標(biāo)準(zhǔn)，可參考《水閘設(shè)計規(guī)范》、《水閘》、《取水工程》等文獻(xiàn)，并結(jié)合地形及方案比較，確定采用什么類型引水樞紐，這里以人工彎道式引水樞紐為例，根據(jù)經(jīng)驗公式確定彎道的底寬、半徑、中心線長度等參數(shù)，根據(jù)工程各主要建筑物的作用和設(shè)計原理，合理布置建筑物的位置。樞紐工程水力設(shè)計：首先，根據(jù)水力最佳斷面和經(jīng)濟實用斷面確定下游引水渠道的斷面尺寸，利用《水力學(xué)》中的迭代計算公式確定渠道正常水深；其次，根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的閘孔總凈寬及單孔凈寬，利用試算法確定進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘的設(shè)計洪水位及校核洪水位；最后，根據(jù)《水力學(xué)》進(jìn)行各閘的消能防沖計算。
樞紐工程防滲計算：根據(jù)工程的要求，需對進(jìn)水閘、沖沙閘、泄洪閘設(shè)計洪水位和校核洪水位都進(jìn)行防滲計算，計算過程相似；根據(jù)《水工建筑物》擬定各閘室的地下輪廓，采用改進(jìn)阻力系數(shù)法進(jìn)行滲流計算。首先進(jìn)行阻力系數(shù)的計算，確定滲透壓力，繪制滲壓水頭分布圖，最后計算閘底板水平段滲透坡降和滲流出口處坡降以及允許坡降并進(jìn)行比較，均要滿足閘基的抗?jié)B穩(wěn)定要求。閘室穩(wěn)定分析：首先，確定各閘室荷載，包括：閘底板、閘墩自重、工作橋自重、閘門自重、檢修橋自重、啟閉力、水自重、水平水壓力、揚壓力；根據(jù)荷載和偏心受壓公式分別驗算各閘室完建期、設(shè)計洪水位期、校核洪水位期的閘室基底應(yīng)力，結(jié)果均要滿足規(guī)范要求；根據(jù)《水閘》公式，驗算各閘室的抗滑穩(wěn)定性，結(jié)果均要滿足閘室的抗滑穩(wěn)定要求。
閘室結(jié)構(gòu)設(shè)計：首先要驗算各閘的邊墻基底應(yīng)力及抗滑穩(wěn)定性，均需滿足規(guī)范要求，其次，根據(jù)偏心受壓公式，進(jìn)行閘墩結(jié)構(gòu)設(shè)計，對閘墩進(jìn)行配筋計算；最后，采用彈性地基梁法對各閘底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算，確定底板最大彎矩值，利用最大彎矩對底板進(jìn)行配筋，配筋后對閘底板進(jìn)行裂縫校核，結(jié)果要符合規(guī)范要求。閘室工作橋結(jié)構(gòu)計算：首先根據(jù)各閘縱梁的跨度，擬定梁、懸臂板的斷面尺寸，確定作用在梁上的荷載，計算彎矩，根據(jù)最大彎矩對懸臂板、縱梁進(jìn)行配筋計算，其中，縱梁還需要進(jìn)行抗剪腹筋的計算，最后，根據(jù)《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》鋼筋骨架的構(gòu)造要求，配置腰筋和拉筋，確定工作橋的配筋圖。
作者:湯波 單位:石河子天興水利勘測設(shè)計院
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